非能动安全壳热量导出系统综合验证实验装置
受访者供图
◎通讯员 霍 萍 记者 李丽云
“能抗住大飞机撞击、航油的燃烧，内壳和外壳之间形成负压，即使内壳受损，放射性物质也不会泄漏到环境中去。”近日，中核集团首席专家、中国核电工程有限公司总工程师、“华龙一号”总设计师邢继说，“华龙一号”核电机组——中核集团福建福清核电5号机组投入商业运行，其安全壳是保证电站安全的最后一道实体屏障，对于核电站的安全至关重要。2月18日，记者获悉，哈尔滨工程大学（以下简称哈工程）核学院孙中宁教授科研团队主导参与了“华龙一号”至关重要的国际首创核电站工程应用技术——非能动安全壳热量导出系统的设计研发，解决了一项世界性难题。
我国要求按照“国际最高安全标准”建设核电站，要实现此目标，需要解决的关键问题之一，就是当发生全厂断电事故时，仍能高效排出安全壳内的巨量衰变热，保证电站的最后一道实体屏障——安全壳不会发生超压破坏。但这是一个长期没有解决的世界性难题。
“华龙一号”是我国研发的首个拥有完整自主知识产权的三代核电机组，采用了双层混凝土安全壳设计方案，该方案的显著优点是充分利用混凝土安全壳设计与运行的成熟经验，具有良好的反应堆功率扩展适应性。但其内层安全壳厚度达1.3米，外层安全壳厚度达到1.8米，厚重的混凝土墙体对安全壳空间热量的非能动导出造成巨大困难，这亦是长期没有解决的难题。
2011年开始，孙中宁教授带领团队与中国核电工程有限公司组成联合研发团队，开展非能动安全壳热量导出系统研究。通过不懈努力，仅用两年时间就完成了从机理研究到原理性实验，再到关键设备和整个系统的研制和工程化设计。2012年年底，科研团队在学校建成了世界最大的“非能动安全壳热量导出系统综合实验台架”，用了近一年时间，对研制系统进行了1∶1综合性能验证实验，完成了与双层混凝土安全壳相适应的非能动热量导出系统工程化研制。
从2014年开始，联合研究团队开始进行“华龙一号”安全壳热工水力特性综合实验台的设计工作，用于检验所研制系统在反应堆严重事故中，是否真正能够保证安全壳不超压。这也是国家核安全监管部门批准“华龙一号”首堆装料的前置条件。
在此后4年时间里，团队成员齐心协力，在中国核电工程有限公司研发基地建起了大规模综合实验装置，完成了11类数十次实验。
2018年8月29日是团队难忘的日子，那天凌晨，团队完成了最后一次实验，研制系统的排热能力远超预期，“华龙一号”安全壳防护实现了由“能动”向“非能动”的跨越，团队8年付出终于获得了丰厚回报。
2020年年底，经鉴定，该技术总体达到国际领先水平。目前，除了刚刚实现商业运行的福清5号机组外，在建的福清6号机组，巴基斯坦卡拉奇2、3号机组，以及漳州核电的1、2号机组均应用了项目团队研发成果。
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